Předmět Integrovaná a vláknová optika (NOOE007)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu NOOE007 - Integrovaná a vláknová optika, Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova v Praze (UK).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Seznámení s fyzikálními základy přenosu a zpracování informace na optických frekvencích.

Sylabus

INTEGROVANÁ A VLÁKNOVÁ OPTIKA. (F365, 2/0 Zk) Štefan Višňovský. Popis vlnových procesů pomocí v ohraničených oblastech Vlnová rovnice v prostředí s proměnným indexem lomu, řešení pomocí rovinných vln, obecná rovinná vlna v dispersním prostředí. Optické systémy s indexem lomu stálým ve směru význačné osy. Okrajové podmínky, Fresnelovy rovnice. Fázové poměry při totální reflexi pro TE a TM módy, podélná a příčná konstanta šíření. Vlnovod s dokonale vodivými stěnmi okrajové podmínky, charakteristiky šíření vln ve vlnovodech, mezní frekvence, TE a TM módy v pravoúhlém vlnovodu, TEM vlny, resonanční dutiny. Paprskový model planárního optického vlnovodu Pravoúhlý profil indexu lomu. Radiační, substrátové a vedené módy. Dispersní rovnice nesymetrického vlnovodu a její grafické řešení, podmínky pro mezní frekvenci. Normalizace parametrů vlnovodu. Goosův-Haenchenův posuv, efektivní tloušťka dielektrického vlnovodu. Planární vlnovody s obecným profilem indexu lomu. Parabolický profil ("harmonický oscilátor"). Profil 1/cosh2. Obecné podmínky pro šíření vedených vln v anisotropních planárních dielektrických strukturách Vlastní konstanty šíření, vlastní módy pro obecný profil tensoru permitivity. Rozšíření na anizotropní periodické vlnovody. Elektromagnetická teorie dielektrického optického vlnovodu Sudé (liché) TE (TM) módy. Dispersní rovnice a její grafické řešení. Profily polí. Relace mezi amplitudou a výkonem módu. Nesymetrický dielektrický vlnovod Dispersní rovnice pro TE a TM módy a její grafické řešení. Profily polí. Analogie s problémem kvantové častice v nesymetrické potenciálové jámě. Vazební prvky pro optické vlnovody Přenos elektromagnetické energie volných vln do vlnovodu: vybuzení vlnovodových módů. Hranolová vazba jako čtyřvrstvý problém. Klínová vazba a pravidlo maximálního indexu lomu. Mřížková vazba, Rayleighův rozvoj. Cylindrický dielektrický vláknový vlnovod se stupňovým profilem indexu lomu Transformace rovnic pole do cylindrických souřadnic. Besselova rovnice. Vyjádření polí pomocí Besselových funkcí a Hankelových funkcí prvního druhu. Rovnice pro vlastní hodnoty konstanty šíření. TE a TM módy. Nomenklatura módů a mezní frekvence. Fundamentální mód, podmínka pro jednomódový režim. Jednomódový cylindrický dielektrický vláknový vlnovod se zobecněným profilem indexu lomu Předpoklad velmi malých rozdílů indexu lomu jádra a pláště ("Weak guidance approximation"). Representace polí cylindrického vlákna v kartézských souřadnicích. Analytické vyjádření profilu indexu lomu, mezní případy: stupňový a gaussovský profil. Variační metoda pro stanovení konstanty šíření fundamentálního módu. Vliv profilu permitivity na profil Poyntingova vektoru. Podmínka pro maximální koncentraci energie ve vlákně. Rozšíření na eleiptický profil permitivity.

Literatura

T. Tamir,ed., Integrated Optics, Topics in Applied Physics, Vol. 7, Springer-Verlag, Berlin / Heidelberg / New York 1975. Existuje ruský překlad. D. Marcuse, Light Transmission Optics, Bell Laboratories Series, Van Nostrand Reinhold Company, New York / Cincinnati /Toronto / London / Melbourne 1972. Existuje ruský překlad. A. W. Snyder, J. D. Love, Optical Waveguide theory, Chapman & Hall, London / New York / Tokyo / Melbourne / Madras 1991. R. Olshansky, Propagation in glass optical waveguides, Review of Modern Physics, Vol. 51, No. 2, April 1979, 341-366. P. K. Tien, Integrated optics and new wave phenomena in optical wave guides, Review of Modern Physics, Vol. 49, No. 2, April 1977, 361-420Optics, Bell Laboratories Series, Van Nostrand Reinhold Company, New York / Cincinnati /Toronto / London / Melbourne 1972. Existuje ruský překlad. A. W. Snyder, J. D. Love, Optical Waveguide theory, Chapman & Hall, London / New York / Tokyo / Melbourne / Madras 1991. R. Olshansky, Propagation in glass optical waveguides, Review of Modern Physics, Vol. 51, No. 2, April 1979, 341-366. P. K. Tien, Integrated optics and new wave phenomena in optical wave guides, Review of Modern Physics, Vol. 49, No. 2, April 1977, 361-420

Garant

prof. Ing. Štefan Višňovský, DrSc.